REALISASI PLL (PHASE LOCKED LOOP) SEBAGAI MODUL PRAKTIKUM MODULATOR FM Realization of PLL (Phase Locked Loop) as Modulator Fm practice module
PROYEK AKHIR
Untuk memenuhi sebagian persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro
Diajukan oleh: VERA NOVIANA KRESNAWATI NIM. 091331031
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama : Vera Noviana Kresnawati
NIM : 091331031
Tempat/Tanggal lahir : Bandung,10 November 1990 TK Lulus tahun
: 1996 di TK Aisiyah Ciparay
SD lulus tahun
: 2002 di SDN Biru III
SLTP lulus tahun
: 2006 di SMP Negeri 1 Ciparay
SMU lulus tahun
: 2009 di SMA Negeri 1 Ciparay
Prestasi yang pernah dicapai: 1. Menjadi Pratama Putri Pramuka SDN Biru III tahun 2001-2002 2. Menjadi Pratama putri Pramuka SMP Negeri I Ciparay tahun 2004-2005 3. Menjadi Ketua OSIS I SMA Negeri 1 Ciparay tahun 2007-2008 4. Menjadi Anggota HIMATE (Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi ) POLBAN 2009- sekarang.
iv
.
“Otak manusia begitu memesona. Jutaan kumparan berkelip membentuk pola tertentu dari pola
pola yang lebih kecil, penuh arti dan tak kunjung diam, dengan perubahan-perubahan yang harmonis. Bagai galaksiBimasakti memasuki suatu kosmik yang berdansa”
~Sir Charles Sherrington~
“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya, ia mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya”
~QS.Al-Baqarah : 286~
“Study like a fool, dream like a genius” ~Ban Ki Moon ~
Karya Tulis ini aku persembahkan untuk kedua Orang-tuaku Tersayang, Untuk kedua adikku yang selalu memberi keceriaan, Untuk para sahabat terbaik yang selalu member tanpa menuntut untuk menerima, Dan bagi orang-orang yang menatap masa depan dengan penuh senyuman
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan Proyek Akhir yang berjudul “ REALISASI PLL (PHASE LOCKED LOOP)
SEBAGAI MODUL PRAKTIKUM MODULATOR FM” yang merupakan salah satu syarat untuk memenuhi tugas dari mata kuliah Proyek Akhir pada program studi Teknik Telekomunikasi, Politeknik Negeri Bandung.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Allah SWT pemilik segala Maha yang karena semua kasih sayang-Nya, penulis masih berada di sini menjejak bumi. 2. Kedua Orang tua yang senantiasa memotivasi dan mendo’akan penulis. 3. Wildani dan Putri yang selalu memberikan keceriaan bagi penulis. 4. Ir. Hari Purnama, M.Eng. Selaku ketua jurusan Teknik Elektro. 5. Bapak Andri Haidar, selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi. 6. Bapak Suharjono , selaku dosen pembimbing Tunggal Proyek Akhir, terima kasih atas semua bimbingannya. 7. Bapak Usman B. Hanafi, selaku ketua panitia Tugas akhir D3 Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Bandung. 8. Kim junsu, yang telah menginspirasi penulis untuk mengatasi segala keterbatasan penulis. Oppa Gomawoyo. 9. Santy Fauziyah, Silviani Indah P. Ibnu toni, Ghaniyya, dan Fastaqimah selaku Partner proyek akhir . Let’ do our best. 10. Nana ”jingjingie” Sumarna, yang selalu hadir ketika penulis membutuhkan , Yang rela memberi tanpa perlu menerima. 11. Asheu,Ijhe, kha, Nchie, onoh dan R2K yang selalu mendukung penulis. Terima kasih asupan makanannya. 12. A jamal yang telah membantu proses perealisasian proyek akhir ini. Terimakasih atas pinjaman solder dan timahnya. 13. TC A 09 , para TelcomMaster Teman-teman seperjuangan yang selalu berjalan beriringan bersama.
vi
14. Semua mahasiswa Teknik Telekomunikasi angkatan 2009. Semoga makin
kompak.
15. Sepatu 07, yang sudah rela menjadi pendengar yang baik. 16. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah
membantu proses penulisan laporan ini baik secara langsung atau tidak.
Penulis menyadari bahwa laporan Proyek Akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis mengharapkan adanya kritik serta saran yang membangun untuk perbaikan laporan ini ke arah yang lebih baik lagi .
Akhir kata penulis berharap semoga laporan proyek Akhir ini dapat bermanfaat bagi
penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.
Bandung, Juli 2012
Penulis
vii
ABSTRAK
Pada proyek akhir ini telah direalisasikan suatu PLL (Phase Locked Loop) sebagai modulator FM. Modulator FM ini berfungsi untuk merubah satu atau lebih sinyal input menjadi gelombang termodulasi dalam sinyal RF (Radio Frekuensi) yang dimaksudkan sebagai output daya yang kemudian diteruskan ke sistem antena untuk dipancarkan. PLL (Phase Locked Loop) dipilih karena memiliki sifat frekuensi yang dapat dirubah dan lebih stabil jika dibandingkan dengan Direct Oscilator . Modulator FM ini dirancang bekerja pada frekuensi 700 KHz yang dibangun dengan membuat blok-blok yang terdiri dari blok Osilator, Phase Detector, LPF (low Pass Filter) dan VCO (Voltage Control Oscilator). Realisasi PLL (Phase Locked Loop) sebagai modulator FM ini akan dimanfaatkan untuk Pengembangan pembelajaran dan melengkapi perlengkapan praktikum laboratorium mata kuliah Elektronika Komunikasi di Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung. Kata Kunci : Phase Locked Loop, Modulator FM, Phase Detector, Osilator, Voltage Control Oscillator, Low Pass Filter. ABSTRACT In this final project has been realized PLL (Phase Locked Loop) as FM modulator. Function of this FM modulator is to change one or more input signals to be modulated signal in RF (Frequency Radio) Signal that be intended as Output power then be continued to aerial system to be transmitted. PLL (Phase Locked Loop) is choosed because it has changeable frequency characteristic and more stable than Direct Oscilator. This FM Modulator is designed to work at 700 KHz which built by several blocks as follow Oscilator , Phase Detector , Low Pass filter (LPF) and Voltage Control Oscilator (VCO) . realization of this PLL (Phase Locked Loop) as FM Modulator will be used for Study development and for completing elektronica communication laboratory Practicum instrument at telecommunication enginerring study program electrical engineering major polytechnic state of Bandung. Keywords: Phase Locked Loop , FM Modulator, Phase Detector, Oscillator, Voltage Control Oscillator, Low Pass Filter.
viii
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .....................................................................................i DAFTAR RIWAYAT HIDUP .............................................................................. iv LEMBAR PERSEMBAHAN ................................................................................. v
KATA PENGANTAR ........................................................................................... vi ABSTRAK .......................................................................................................... viii DAFTAR ISI .........................................................................................................ix DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiv BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ................................................................................................ 1 1.2. Perumusan Masalah ........................................................................................ 1 1.3. Pemecahan Masalah ........................................................................................ 2 1.4. Tujuan Proyek Akhir ....................................................................................... 2 1.5. Batasan Masalah ............................................................................................. 2 1.6. Sistematika Laporan ....................................................................................... 3
BAB II
TINJAUAN TEORITIS
2.1.
Tinjauan Pustaka ............................................................................................. 4
2.2.
Teori Dasar Modulasi ..................................................................................... 4
2.3.
Modulasi Frekuensi ......................................................................................... 5 2.3.1.
Deviasi Frekuensi .............................................................................. 6
2.3.2.
Indeks Modulasi ................................................................................. 6
2.3.3. Spektrum Frekuensi Gelombang FM .................................................. 7 2.3.4. Bandwidht FM ................................................................................. 10 2.4.
Phase Locked Loop .................................................................................... 11
2.5.
PLL Sebagai Modulator FM ....................................................................... 17
ix
BAB III
PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT
3.1. Spesifikasi .................................................................................................... 19
Diagram Blok ................................................................................................ 20
3.2.
3.3. Perancangan................................................................................................... 21
3.3.1 VCO dan Detektor Phasa ................................................................. 22
3.3.2 Oscilator .......................................................................................... 23
3.3.3 LPF (Low Pass Filter) ..................................................................... 24
3.3.4 Regulator tegangan .......................................................................... 25 3.4. Realisasi ........................................................................................................ 25
3.4.1.
Pembuatan Lay out PCB .................................................................. 25
3.4.2.
Design Chasis dan Tampilan Panel ................................................... 26
BAB IV 4.1.
PENGUKURAN UNJUK KERJA DAN ANALISA
Pengukuran Modulator FM ........................................................................... 28 4.1.1. Pengukuran ...................................................................................... 28 4.1.1.1. Set-up Pengukuran.............................................................. 28 4.1.1.2. Langkah Pengukuran .......................................................... 29 4.1.1.3. Hasil Pengukuran ............................................................... 30 4.1.1.4. Analisa Pengukuran ............................................................ 35
BAB V
PENUTUP
5.1.
Kesimpulan ................................................................................................. 36
5.2.
Saran ........................................................................................................... 36
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1
Ilustrasi Frekuensi Modulasi………………………………………………...5
Gambar 2
Penyelesaian fungsi Bessel orde ke-n untuk berbagai indeks modulasi…….8
Gambar 3
Spektogram sinyal FM……………………………………………………....9
Gambar 4
Blok diagram PLL secara umum………………………………………...…11
Gambar 5
Blok diagram osilator………………………………………………………12
Gambar 6 Gambar 7 Gambar 8
Rangkaian osilator penggeser phasa……………………………………….12
Gambar 9
Rangkaian osilator clap………………………………………………….....13
Gambar 10
Rangakaian equivalen Kristal……………………………………………...14
Gambar 11
Rangkaian VCO…………………………………………………………... 15
Gambar 12
Respon frekuensi LPF…………………………………………………..… 15
Gambar 13
Blok diagram PLL sebagai modulator FM……………………………..… 17
Gambar 14
Blok diagram perancangan modul praktikum modulator FM…………...…21
Gambar 15
Flowchart proses perancangan dan realisasi…………………………….....21
Gambar 16
Blok diagram IC XR-2212……………………………………………...… 22
Gambar 17
Skematik VCO dan Detektor Phasa…………………………………...…...22
Gambar 18
Skematik Oscillator 300 KHz
Gambar 19
Skematik LPF 15 KHz…………………………………………………….24
Gambar 20
Skematik regulator tegangan……………………………………………….25
Gambar 21
Hasil realisasi Oscillator………………………………………………...…26
Gambar 22
Hasil realisasi detektor phasa dan VCO……………………………………26
Gambar 23
Hasil realisasi LPF…………………………………………………………26
Gambar 24
Design chasis dan tampilan panel………………………………………….27
Gambar 25
Set-up pengukuran meodulator FM………………………………………..28
Gambar 26
Output modul praktikum…………………………………………………...29
Rangkaian osilator wien bridge…………………………………………….13 Rangkaian osilator LC……………………………………………………...13
xi
……………………………………...…...23
Gambar 27 Gambar 28
Gambar 29 Gambar 30
Output oscillator……………………………………………………………30 Output Detektor phasa……………………………………………………..30 Output LPF…………………………………………………………………30 Output VCO tanpa informasi………………………………………………31
Gambar 31
Output FM tanpa informasi………………………………………………...31
Gambar 32
Output FM saat informasi 1 KHz…………………………………………..31
Gambar 33
Output FM saat informasi 2 KHz…………………………………………..32
Gambar 34
Output FM saat informasi 3 KHz…………………………………………..32
Gambar 35
Output FM saat informasi 4 KHz…………………………………………..32
Gambar 36
Output FM saat informasi 5 KHz…………………………………………..33
Gambar 37
Output FM saat informasi 6 KHz…………………………………………..33
Gambar 38
Output FM saat informasi 7 KHz…………………………………………..33
Gambar 39
Output FM saat informasi 8 KHz…………………………………………..34
Gambar 40
Output FM saat informasi 9 KHz…………………………………………..34
Gambar 41
Output FM saat informasi 10 KHz…………………………………………34
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 1 Koefisien Fungsi Bessel vs mf……………………………………………...9
Tabel 2 Daftar Komponen rangkaian VCO dan detektor phasa…………………...23
Tabel 3 Daftar komponen rangkaian oscillator…………………………………….23
Tabel 4 Daftar komponen rangkaian LPF………………………………………….24 Tabel 5 Daftar komponen rangkaian regulator tegangan…………………………..25
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Lay out PCB………………………………………………………….. 39 Lampiran 2 Chasing Modulator…………………………………………………….40 Lampiran 3 Datasheet Komponen………………………………………………….41
xiv
DAFTAR PUSTAKA
[1]
[2]
Roddy, Dennis, dkk. Komunikasi elektronika edisi 3.Erlangga.Jakarta. 1984 Yulianti,Astri Chandra. Laporan Proyek Akhir “Modulator FM Pada Frekuensi 337 MHz
Broadcast”.
Untuk Perangkat
Radio Link Pemancar
FM
Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik
Elektro, Politeknik Negeri Bandung. 2010. [3]
Susilawati, Indah. Teknik Telekomunikasi Dasar.Universitas Mercubuana.2009
[4] voltage Controlled Oscilator ( VCO), http://telekomunikasielektro.blogspot.com/2011/02/voltage-controlledoscillator-vco.html. 24 Januari 2010. [5] Rangkaian Detektor Beda Phasa, http://www.scribd.com/syah_norman/d/76413032-Rangkaian-Detector-BedaPhasa . 28 agustus 2012. [6] Rakhyani, Anil Kumar Ram, Special Topic I PLL Basics and Design, http://www.iitk.ac.in/eclub/summercamp/Courses/Special%20Topics/Akram/S pecial%20Topic-I(PLL).ppt , 24 Januari 2012.
37
